Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ЗАДАЧА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО 9
ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Структурная надежность программного обеспечения распреде- И лепной системы
Анализ надежности программного обеспечения 1 -
Кластерттая структура и методы повышения надежности про- 1 6
і рамм
Надежность программного обеспечения с резервированием ^
Моделирование надежности программного обеспечения распре- 26 деленной системы
Методы моделирования надежности -^
Моделирование отказов элементов программного обеспечения --^
Модели отказов программного обеспечения ^-
Проектаровштие-надежности программного обеспечения -$4
Этапы и особенности проектирования надежной программно- 35 информационной среды
Безотказность программно-информационных сред распределен- -1^ ных. систем
Выводы по разделу 1 *+2
ФОРМИРОВАНИЕ НАДЕЖНОЙ 11ГОГРАММНО- 44
И1ІФОРМАЦИОНІ-ЮЙ СРЕДЫ РЛСЛРЬДНЛРЛНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Д^комгюзиния распределенной информационной системы 46
Логический уровень декомпозиции *'
Функциональный уровень декомпозиции 51
Структурный уровень декомпозиции JJ
Формирование модели внутрисистемных таим о действий ^Э
Алгоритм расчета ущерба от отказа ~&
Модель анализа надежности компонентов программного обес- &0 печения
Модель ф^г-ть и зонального распределения нагрузки узла про- '"
гршммно-информанхопной среды
2.3 Выбор оптимальной конфигурации программно- ^8
информационной среды
2.3.1 Стоимостное ограничение выбора оптимальной конфигурации
23-2 Алгоритм оптимального формирования структурного резерва
Выводы по разделу 2 S3
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАДЕЖНОГО ПРОГРАММНО- 85
ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
3 J Методика проектирования надежного программно- ^б
информационного обеспечения
ЗЛ Л Алгоритм методики формирования программно- 7
информационной среды
3.1.2 Алгоритм разработки тестовой программно-информационной 90
среды
ЗЛ ,3 Используемые методы испытания тестовой среды на надеж- ^
ноетъ
3.2 Расчет прогнозируемых системных показателей 95
Оценка показателей при моделировании высокоинтенсивной 96 нагрузки
Расчет прогнозируемого среднего числа отказов за установлен- Ю0 ную наработку
Обработка результатов контрольных испытаний программно-информационной среды
3.3 Прогноз эксплуатационных характеристик реализованной про
граммно-информационной среды распределенной системы обра
ботки информации
3.3Л Выбор оптимальной конфигурации программного обеспечения
3.3.2 Оценка по методу последовательного контроля средней наработки
3.3 J Технико-экономические показатели реализованной программно- Ю?
информационной среды
Выводы по разделу З Ш
ЗАКЛЮЧЕНИЕ U2
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ]]4
Введение к работе
Актуальность работы определяется бурным развитием средств обработки и хранения данных, их взаимной интеграцией в рамках сетей передачи
информации. Появляется тенденция предпочтения распределенных систем локализованным, причем все большее значение приобретают глобально распределенные гетерогенные системы, состоящие из большого количества компонентов разных производителей. Современные технологии проектирования и анализа нуждаются в общих принципах разработки, основанных на международных стандартах.
Текущий момент, как считают авторы многих трудов по моделированию и анализу распределенных систем, характеризуется повышенным спросом на методы, обеспечивающие разработку, проектирование и поддержку в эксплуатации надежного программно-информационного обеспечения реализуемых аппаратных кластерных решений.
Для анализа и синтеза глобальных программно-информационных сред существенным моментом является компьютерная поддержка принимаемых решений по конфигурации системы, выбору оптимальных характеристик и прогнозу качественных и количественных показателей функционирования. Эффективное формирование осуществляется с помощью методов, реализующих многоатрибутивную поддержку принятия решений.
Параметры программно-информационного обеспечения, особенно глобально распределенного7 не могут в общем случае быть фиксированными значениями, не зависящими от внешних и внутренних по отношению к системе обработки и храпения данных факторов. Чаще применяются приближенные значения исследуемого параметра, распределение вероятности принадлежности его заданным интервалам. Это приводит к неоднозначности определения оптимального варианта конфигурации, что, в свою очередь, осложняет анализ и синтез компонентно-ориентированной распределенной системы. Допуская неокончательное определение деструктивного фактора и
неполную информацию о внутренних связях, методики прогноза и анализа систем вкупе с компьютерной поддержкой принятия решений позволяют формировать оптимальные, или, в ряде случаев, субоптимальные конфигурации надежных программно-информационных сред, если допускается подобное решение задачи.
Вместе с тем для подобных систем, кроме технического обеспечения, разрабатываемого специалистами на основе стандартов и нормативов, как правило, требуется и модельно-алгоритмическое обеспечение. Непосредственно процесс его получения и обоснования, а также проверка практической применимости и оптимальности по выбранным критериям становится актуальной научно-технической задачей.
Объектом исследования является распределенная система обработки и хранения информации с кластерной структурой.
Цель диссертационной работы состоит в разработке модельно-алгоритми чес кого и программного обеспечения для повышения эффективности принятия решений при формировании надежного программно-информационного обеспечения для режима пиковых нагрузок распределенных систем обработки и хранения данных.
Сформулированная цель предопределила следующую совокупность решаемых задач:
выявить специфику функционирования систем, обеспечивающих надежность распределенного хранения информации, определить требования к подобным системам;
обосновать этапы анализа структуры распределенной системы обработки и хранения данных;
определить и систематизировать деструктивные факторы, оказывающие влияние на изменение информации, получаемой системой из внешней среды;
исследовать методы моделирования надежности при проектировании распределенных систем обработки и хранения информации;
разработать трехуровневую математическую модель распределенной системы, основанную на закономерностях распределения Парето и позволяющую рассчитывать параметры структурных элементов;
разработать на основе математической модели методику формирования надежной программно-информационной среды распределенной системы обработки и хранения данных;
— провести апробацию метода на реальных практических задачах.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы ис
пользовался аппарат системного анализа, теории оптимизации, теории веро
ятностей и математической статистики, теории надежности технических сис
тем.
Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в следующем.
Предложена классификация существующих моделей надежности и методов надежного проектирования программного обеспечения, определяющая их области эффективного применения для оптимального выбора модельного обеспечения при решении задач формирования надежного программного обеспечения.
Модифицированы для расчета надежности в периоды пиковых нагрузок математические модели взаимодействия элементов программного обеспечения и распределения нагрузки информационных систем.
Предложены и обоснованы алгоритмы расчета критериев надежности в период пиковых нагрузок, на основе которых формируется структурный резерв программно-информационной среды распределенной системы обработки и хранения информации.
4. Разработана методика определения структуры программно-
информационной среды на основе предложенного модельно-
алгоритмического и программного обеспечения, решающая задачу эффек
тивного выбора конфигурации программно-информационной среды, функ
ционирующей в режиме пиковых нагрузок.
Значение для теории. Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, создают теоретическую основу для разработки методов и алгоритмов эффективного формирования надежных программно-информационных сред распределенных систем обработки и хранения информации.
Практическая значимость. Полученные в диссертационной работе результаты моделирования программного обеспечения, в совокупности с разработанной методикой формирования программно-информационной среды позволяют специалистам, проектирующим распределенные системы обработки и хранения данных, осуществлять выбор оптимальной структуры программно-информационной среды.
Реализация результатов работы. На основе разработанного моделы-го-алгоритмического обеспечения создана программная система поддержки принятия решений и формирования оптимальной кластерной структуры распределенной многофункциональной системы.
Предложенная в диссертационной работе программная система применяется при создании системы дистанционного образования при кафедре «Системный анализ и исследование операций» в Сибирском государственном аэр о космическом университете.
Методика и программное обеспечение, разработанные в диссертационной работе, используются в учебном процессе при проведении занятий по курсу «Теория систем и системный анализ» в Сибирском государственном аэрокосмическом университете, в специальных курсах «Общая теория систем» и «Введение в специальность» в Норильском индустриальном институте.
Основные защищаемые положения: 1. Классификация существующих моделей надежности и методов надежного проектирования позволяет оптимизировать процесс расчета надежности программно-информационной среды распределенной системы обработки и хранения данных.
Модифицированные способы расчета надежности в период пиковых нагрузок при формировании программно-информационной среды распределенной системы обработки и хранения данных учитывают корректирующее влияние внешнего фактора на процесс расчета надежности.
Алгоритмы расчета критериев надежности в период пиковых нагрузок, на основе которых формируется структурный резерв, позволяют сформулировать практические рекомендации по проектированию программно-информационной среды распределенной системы обработки и хранения информации.
4. Методика определения структуры программно-информационной
среды на основе предложенного автором модельно-алгоритмического и про
граммного обеспечения реализует выбор оптимальной конфигурации про
граммно-информационной среды распределенной системы обработки и хра
нения информации, функционирующей в режиме пиковых нагрузок.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ общим объемом 2,7 печатных листа.
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийских конференциях «Решетневские чтения» (2002, 2004, 2005 гг.), конференции «Наука. Технологии. Инновации», г. Новосибирск (2004 г.), конкурсе технических проектов SAASTA YSWC05, Pretoria, South Africa (2005 г.), международной конференции «Компьютерное моделирование-2005»7 г. Санкт-Петербург (2005 г\)3 международной конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика», г. Красноярск (2005 г,), семинаре кафедры системотехники Сибирского государственного технологического университета (2005
г.).
Структура и объем работы. Диссертация содержит 122 страницы основного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 95 наименований) 31 рисунка и .14 таблиц*
